このような質問をいただきました。
ただし、振り子のハードウェアがないので、フォトセンサ(CDS)を指で隠すという形でフィージビリティ的に実施しました。
実際の振り子の周期としては、真ん中で観測すれば2回遮られるごとに周期になります。
左右のどちらかであれば遮られるごとに周期になります。
今回は左右のどちらか、に相当する方法で実装しました。
実装の考え方
フォトセンサ(CDS)は今回使用したものは、光が遮られる(振り子が通過すると)と抵抗が高くなり出力がLOWになり、光が戻ると抵抗が小さくなり出力はHIGHになります。
ただし、回路の組み方によってはHIGH/LOWは反対にもなります。
CDSは明るさによって抵抗が変わります。5Vを基準抵抗(ここでは10kΩ)と分圧することで明るさを検知します。基準抵抗はCDSによって、感度が一番よくなる抵抗を選びます。
明るいときと暗いときでのAnalog出力の差がなるべく大きくなる抵抗値を選びます。
下のようなコードを書いて、CDSの出力感度を確認しました。
void setup() {
// put your setup code here, to run once:
pinMode(A3, INPUT);
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
int read;
read = analogRead(A3);
Serial.println(read);
delay(300);
}
実装のポイント
では実際に時間を図るコードです。
光が遮られていない状態から、光が遮られている状態に変化した時刻を記録します。時刻を記録する配列をunsigned long time_[10];で10個分で用意します。
LOW→HIGHの状態を10回記録します。
while (true) {
read = digitalRead(A3);
if (read == 1 && readPre == 0) { //1つ前で遮られていなく、今回遮られている
time_[count] = micros();
count++;
}
// Serial.println(String(count) + " " + String(readPre) + " " + String(read));
readPre = read; //今の状態を前の状態として保持します
delay(1);
if (count == 10) break; //10回で終了
}
次に、結果出力部です。
隣り合った時刻の差分をとれば、一周期です。
さらに、この平均をとります。平均はave=0にに対してして、平均したいものをave += period;のように加算し、最後にave /= 9;のように回数で割ります。
ついでにばらつき(最大ー最小)/2も算出してみました。
最大・最小は、Arduinoの関数Max/Minで求めてもよいです。
測定はMicro Secondですが、結果出力は1000倍してMilli Secondに丸めています。
Serial.println("Calculation!");
Serial.println("Raw result.");
unsigned long max = 0;
unsigned long min = 32767;
unsigned long period;
unsigned long ave = 0;
for (int i = 1; i < 10; i++) { //2つ目 - 1つ目が最初
// Serial.println(time_[i]);
period = (time_[i] - time_[i - 1]) / 1000;
Serial.println(period) ;
ave += period;
if (period < min)min = period;
if (period > max)max = period;
}
ave /= 9;
//結果
Serial.println("Ave= " + String(ave));
Serial.println("delta= " + String((max - min) / 2));
出力結果
Waiting Start!
Calculation!
Raw result.
219
315
226
239
241
241
225
210
209
Ave= 236
delta= 53
https://github.com/s51517765/-Measure-pendulum-cycle-with-Arduino
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s51517765
さんが
2020/03/05
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(メッセージ: 初版)
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